(57)【要約】【課題】簡素な構成で、光学部材の収差を補正あるいは解消することが可能な光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、エネルギービームＩＬの光路上に配置される光学部材ＣＭを加熱する発熱体１０１を備える。発熱体１０１は、光学部材ＣＭの収差に基づく発熱分布を有する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギービームの光路上に配置される光学部材を備える光学装置であって、
前記光学部材を加熱する発熱体を備え、
前記発熱体は、前記光学部材の収差に基づく発熱分布を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光学部材の収差は、形状誤差に伴う収差、組立変形に伴う収差、及び前記エネルギービームの照射による熱変形に伴う収差のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記発熱体は、前記光学部材の複数の箇所に分けて配置されかつ、電流の供給量がそれぞれ制御される複数の電気抵抗を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記複数の電気抵抗を含み、互いに離間して配置される複数の電気抵抗群を有することを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記発熱体は、前記光学部材の収差に基づく断面形状を有する電気抵抗を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記エネルギービームを反射する反射面を有し、
前記発熱体は、前記反射面の裏側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記反射面の裏側が薄肉化されていることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光学部材は、前記発熱体を内包して成型されていることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記発熱体は、前記光学部材に対する前記エネルギービームの照射状態に応じて、発熱分布が制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
パターンが形成されたマスクをエネルギビームにより照明する照明系と、前記マスクのパターンを基板上に転写する投影光学系との少なくとも一方が、請求項１から請求項９のうちのいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶ディスプレイ、または薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する方法、その製造時に用いられる露光装置、並びにその露光装置に好適な光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に、パターンが形成されたマスクに露光用照明光（露光ビーム）を照明し、マスクのパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光材が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する露光装置が用いられている。近年、露光装置では、パターンの微細化に伴い、露光ビームの短波長化が進行している。
【０００３】
短波長の露光ビームとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）などがある。また、さらに短波長の露光ビームとして、波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の光（以下、この光をＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光と称する）の使用が検討されている。
【０００４】
短波長の露光ビームを用いた露光装置では、露光ビームの光路上に配置される光学部材が露光ビームの照射によって発熱しやすく、それに伴う光学部材の熱変形の制御が課題の一つとなっている。特に、短波長の紫外線やＥＵＶ光を用いた露光装置では、光路上の空間を真空にすることが多く、その場合、対流熱伝達による冷却効果がほとんどない。そのため、光学部材の熱変形が大きく生じやすい。
【０００５】
また一般に、光学部材に対する露光ビームの照射エネルギー密度分布は照射領域内において一様ではない。そのため、その照射熱によって生じる光学部材の熱変形は複雑な形になりやすい。光学部材の複雑な変形は、補正が困難な高次の収差を生む。
【０００６】
光学部材の熱変形を抑える技術としては、例えば、光学部材の変形をセンサによって検知し、その検知結果に基づいてアクチュエータを駆動し、これにより、上記熱変形が解消されるように、外部から光学部材に力を与える技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１００５５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術では、高次の変形を補正しようとすると、センサやアクチュエータを多数配置する必要があり、構成の複雑化を招いたり、センサやアクチュエータの設置スペースの確保に困難が伴う。
【０００９】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、光学部材の収差を補正あるいは解消することが可能な光学装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる露光装置、並びに、形成されるパターンの精度を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学装置は、エネルギービーム（ＩＬ）の光路上に配置される光学部材（ＣＭ）を備える光学装置であって、前記光学部材（ＣＭ）を加熱する発熱体（１０１）を備え、前記発熱体（１０１）は、前記光学部材（ＣＭ）の収差に基づく発熱分布を有することを特徴とする。
【００１１】
この光学装置では、発熱体を介して光学部材を加熱することにより、その光学部材を熱変形させることができる。この熱変形に際し、発熱体が光学部材の収差に基づく発熱分布を有することにより、光学部材の収差を補正あるいは解消することが可能となる。またこの光学装置では、収差の補正にあたって、光学部材に対して外部から力を与える必要がないことから、構成の簡素化が図られる。
【００１２】
前記光学部材（ＣＭ）の収差としては、例えば、形状誤差に伴う収差、組立変形に伴う収差、及び前記エネルギービームの照射による熱変形に伴う収差のうちの少なくとも一つを含む。本発明の光学装置では、上記光学部材の加熱によって、これらの収差が補正あるいは解消されることにより、光学特性の向上が図られる。なお、収差補正のための光学部材の加熱は、装置の組み立て後や、装置の実稼動時にも実施可能である。
【００１３】
上記の光学装置において、前記発熱体は、例えば、前記光学部材（ＣＭ）の複数の箇所に分けて配置されかつ、電流の供給量がそれぞれ制御される複数の電気抵抗（１０１）を含むとよい。この構成では、複数の電気抵抗のそれぞれに対する電流の供給量を制御することにより、光学部材の収差に基づく発熱分布を形成することができる。
【００１４】
この場合、前記複数の電気抵抗（１３１）を含み、互いに離間して配置される複数の電気抵抗群（１３５，１３６）を有してもよい。この構成では、互いに離間して配置された複数の電気抵抗群のそれぞれに対する電流の供給量に差を設けることにより、光学部材を容易に変形させることが可能となる。
【００１５】
また上記の光学装置において、前記発熱体は、前記光学部材（ＣＭ５）の収差に基づく断面形状を有する電気抵抗（１４１）を含んでもよい。この場合、例えば、大きな発熱を得たい部分では断面積を小さくし、発熱が小さくてよい部分では断面積を大きくする。この構成では、電気抵抗の断面形状に応じて発熱分布が形成されることから、構成の簡素化を図りやすい。
【００１６】
また上記の光学装置において、前記光学部材（ＣＭ２）は、前記エネルギービーム（ＩＬ）を反射する反射面（１１０）を有し、前記発熱体（１１１）は、前記反射面の裏側に配置される構成としてもよい。この構成では、発熱体による反射面の裏側からの加熱により、反射面に生じる収差が補正あるいは解消される。
【００１７】
この場合において、前記反射面（１１０）の裏側が薄肉化されていることにより、反射面が容易に熱変形する。
【００１８】
また上記の光学装置において、前記光学部材（ＣＭ３）は、前記発熱体（１２１）を内包して成型されていてもよい。発熱体が光学部材に内包されていることにより、発熱体の熱が外部に逃げにくく、熱効率の向上が図られる。
【００１９】
また上記の光学装置において、前記発熱体（１５１）は、前記光学部材（ＣＭ６）に対する前記エネルギービーム（ＩＬ）の照射状態に応じて、発熱分布が制御されてもよい。この場合、エネルギービームの照射状態が変化する場合にも、その照射状態に応じて複数の電気抵抗の発熱分布が制御されることにより、光学部材に生じる収差が補正あるいは解消される。
【００２０】
本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）をエネルギビーム（ＩＬ）により照明する照明系（２１）と、前記マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影光学系（ＰＬ）との少なくとも一方が、上記記載の光学装置を備えることを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いて、マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを基板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置１０の全体構成を示している。また、図１ではＸＹＺ直交座標系を採用している。ＸＹＺ直交座標系は、基板（感光性基板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。
【００２２】
本実施形態に係る露光装置は、露光光源としてＦ２レーザ光源を使用している。また、マスク（投影原版）としてのレチクルＲ上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の方向へレチクルＲ及びウエハＷを同期して走査することにより、ウエハＷ上の１つのショット領域に、レチクルＲのパターン像を逐次的に転写するステップ・アンド・スキャン方式を採用している。
【００２３】
図１において、露光装置１０は、レーザ光源２０、このレーザ光源２０からの露光ビームＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学系２１、レチクルＲから射出される露光ビームＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、及び装置全体を統括的に制御する不図示の主制御装置等を備えている。
【００２４】
レーザ光源２０は、例えば発振波長１５７ｎｍのパルス紫外光を出力するＦ２レーザを有する。また、レーザ光源２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御装置からの指示に応じて、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行う。
【００２５】
レーザ光源２０からのパルスレーザ光（照明光）は、偏向ミラー３０にて偏向されて、光アッテネータとして可変減光器３１に入射する。可変減光器３１は、ウエハ上のフォトレジストに対する露光量を制御するために、減光率が段階的又は連続的に調整可能である。可変減光器３１から射出される照明光は、光路偏向ミラー３２にて偏向された後に、第１フライアイレンズ３３、ズームレンズ３４、振動ミラー３５を順に介して第２フライアイレンズ３６に達する。第２フライアイレンズ３６の射出側には、有効光源のサイズ・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の切り替えレボルバ３７が配置されている。本実施形態では、照明光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために、ズームレンズ３４による第２フライアイレンズ３６への光束の大きさを可変としている。
【００２６】
照明光学系開口絞りの開口から射出した光束は、コンデンサレンズ群４０を介して照明視野絞り（レチクルブラインド）４１を照明する。なお、照明視野絞り４１については、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公報に開示されている。
【００２７】
照明視野絞り４１からの光は、偏向ミラー４２，４５、レンズ群４３，４４，４６等からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれ、レチクルＲ上には、照明視野絞り４１の開口部の像である照明領域が形成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上には、レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳはＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５０によって計測されかつ位置制御される。また、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳもＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計５１によって計測されかつ位置制御される。これらにより、レチクルＲ及びウエハＷを高精度に同期走査することが可能になる。なお、上述したレーザ光源２０〜照明視野絞り結像光学系等により照明光学系２１が構成される。
【００２８】
図２及び図３は、投影光学系ＰＬの構成の一例をそれぞれ示している。本実施形態では、反射屈折型の投影光学系が採用される。以下、反射屈折型の投影光学系の構成例について図２及び図３を参照して説明する。
【００２９】
図２の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を再結像する反射屈折型の第２結像光学系Ｋ２と、第２結像光学系Ｋ２による２次像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第３結像光学系Ｋ３とを有している。ここで、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第２結像光学系Ｋ２と第３結像光学系Ｋ３との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００３０】
また、第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ１に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２に沿って配置された単数または複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍のもとで、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像（２次像）を形成する。そして、第３結像光学系Ｋ３は、光軸Ａｘ３に沿って配置された複数のレンズ成分を有しており、約１／１．５倍〜１／３程度の縮小倍率のもとで、第１及び第２結像光学系Ｋ１，Ｋ２による２次像の像（３次像）をウエハＷ上に形成する。なお、本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに一致しているが、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行且つ不一致であっても良く、また、光軸Ａｘ２は、光軸Ａｘ１または光軸Ａｘ３に対して直交して無くとも良い。
【００３１】
また、図３の構成例において、投影光学系ＰＬは、投影原版としてのレチクルＲ上のパターンの中間像を形成する反射屈折型の第１結像光学系Ｋ１と、第１結像光学系Ｋ１による中間像の像をワークとしてのウエハＷ上に再結像させる屈折型の第２結像光学系Ｋ２とを有している。ここで、レチクルＲと第１結像光学系Ｋ１との間の光路中には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ１が配置されており、第１結像光学系Ｋ１と第２結像光学系Ｋ２との間の光路中、すなわち中間像の近傍には、光路を９０°偏向させるための光路折り曲げ用の反射面Ｍ２が配置されている。これらの反射面Ｍ１，Ｍ２は、光路折り曲げ部材ＦＭ上に設けられている。
【００３２】
第１結像光学系Ｋ１は、光軸Ａｘ２に沿って配置された複数のレンズ成分と凹面反射鏡ＣＭとを有しており、ほぼ等倍またはやや縮小倍率のもとで中間像を形成する。第２結像光学系Ｋ２は、光軸Ａｘ２と直交する光軸Ａｘ３上に沿って配置された複数のレンズ成分及びコヒーレンスファクタを制御するための可変開口絞りＡＳを有しており、中間像からの光に基づいて縮小倍率のもとで中間像の像、すなわち２次像を形成する。ここで、第１結像光学系Ｋ１の光軸Ａｘ２は光路折り曲げ用反射面Ｍ１によって９０°折り曲げられて、レチクルＲと反射面Ｍ１との間に光軸Ａｘ１を定義している。本例では、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とは互いに平行であるが、一致はしていない。なお、本例において、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ３とを互いに一致するように配置しても良い。また、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２とのなす角度を９０°とは異なる角度、好ましくは凹面反射鏡ＣＭを反時計回りに回転させた角度としても良い。このとき、反射面Ｍ２での光軸の折り曲げ角度を、レチクルＲとウエハＷとが平行となるように設定することが好ましい。
【００３３】
図１に戻り、本実施形態で使用するＦ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）のように、真空紫外域の光を露光ビームとする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等の、係る波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。従って、本実施形態では、照明光路（レーザ光源２０〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レチクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を真空紫外域の光に対して吸収の少ない特性を有する特定ガスとしての窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどのガス、またはそれらの混合ガス（以下、適宜「低吸収性ガス」あるいは「特定ガス」と呼ぶ）で満たしている。
【００３４】
具体的には、レーザ光源２０から可変減光器３１までの光路をケーシング６０により外部雰囲気より遮断し、可変減光器３１から照明視野絞り４１までの光路をケーシング６１により外部雰囲気より遮断し、照明視野絞り結像光学系をケーシング６２により外部雰囲気から遮断し、それらの光路内に上記特定ガスを充填している。なお、ケーシング６１とケーシング６２はケーシング６３により接続されている。また、投影光学系ＰＬ自体もその鏡筒６９がケーシングとなっており、その内部光路に上記特定ガスを充填している。
【００３５】
また、ケーシング６４は、照明視野絞り結像光学系を納めたケーシング６２と投影光学系ＰＬとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納している。このケーシング６４には、レチクルＲを搬入・搬出するための扉７０が設けられており、この扉７０の外側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング６４内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６５が設けられている。このガス置換室６５にも扉７１が設けられており、複数種のレチクルを保管しているレチクルストッカ６６との間のレチクルの受け渡しは扉７１を介して行う。
【００３６】
また、ケーシング６７は、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部に、ウエハホルダ８０を介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ８２、ウエハステージＷＳを載置している定盤８３等を収納している。このケーシング６７には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉７２が設けられており、この扉７２の外側にはケーシング６７内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６８が設けられている。このガス置換室６８には扉７３が設けられており、装置内部へのウエハＷの搬入、装置外部へのウエハＷの搬出はこの扉７３を介して行う。
【００３７】
各光路空間に充填される特定ガスとしては、窒素やヘリウムを用いることが好ましい。窒素は波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強く、ヘリウムは波長１００ｎｍ程度以下の光に対して吸光特性が強い。ヘリウムは熱伝導率が窒素の約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素の約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒について特定ガスとしてヘリウムを用い、他の光路（例えばレーザ光源２０〜レチクルＲまでの照明光路など）については特定ガスとして窒素を用いてもよい。
【００３８】
図４及び図５は、先の図２及び図３に示した凹面反射鏡ＣＭの構造を模式的に示す図であり、図４は平面図、図５は断面図である。
図４及び図５において、凹面反射鏡ＣＭには、その反射面１００の全域にわたり、発熱体としての複数の電気抵抗１０１が埋め込まれている。複数の電気抵抗１０１はそれぞれ、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００の表面近くに埋設されており、導線１０２を介してコントローラ１０３に並列に結線されている。コントローラ１０３は、各電気抵抗１０１に供給される電流を正確に制御可能な構成となっており、これにより各電気抵抗１０１で発生する発熱量、並びにそれら複数の電気抵抗１０１の発熱分布を自在に制御することが可能となっている。
【００３９】
凹面反射鏡ＣＭの材質としては、ＳｉＣ、ゼロデュア（商品名）、ＵＬＥ（商品名）などが用いられる。また、凹面反射鏡ＣＭから鏡筒６９への熱の移動を抑制するために、凹面反射鏡ＣＭは、熱抵抗の大きい部材（断熱材）、例えば熱伝導性の低い樹脂などからなるセル１０４を介して支持されている。このセル１０４は、本例では、環状に形成された部材からなり、例えば凹面反射鏡ＣＭを３点で支持する。なお、凹面反射鏡ＣＭに対する電気抵抗１０１の埋設は、例えば、凹面反射鏡がセラミックの場合、焼き固める前の成型工程において、導線が接続された電気抵抗を反射鏡に埋め込んでおき、その後焼き固めることにより行われる。導線は、凹面反射鏡の成型の後に、コントローラに接続される。
【００４０】
複数の電気抵抗１０１は、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００において、一様に分布しており、ほぼ等間隔で配列されている。複数の電気抵抗１０１の配列ピッチは、凹面反射鏡ＣＭの物性、電気抵抗の発熱特性などに応じて適宜決定される。なお、本発明において、複数の電気抵抗の配列状態は上記等間隔に限らず、例えば領域ごとにその分布密度が異なっていてもよい。また、電気抵抗部以外の導線１０２の周囲を、凹面反射鏡ＣＭの形成材料と親和性の低い物質で被覆し、導線１０２の熱膨張・収縮が凹面反射鏡ＣＭの変形を誘発しない構成としてもよい。
【００４１】
ここで、図６（ａ）は、上記凹面反射鏡ＣＭに対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）を示し、図６（ｂ）はその照射領域における照射エネルギー密度分布を示し、図６（ｃ）は凹面反射鏡ＣＭに埋め込まれた複数の電気抵抗による電気的発熱分布を示している。露光ビームは、マスクのパターン領域に応じてその領域形状が規定されており、図６（ａ）に示すように、本例では矩形領域からなる。また、その照射エネルギー密度分布は、図６（ｂ）に示すように、一様ではなく、中央部で高く、周辺に向かって低くなる。なお、照射領域が矩形状の場合、照射熱による光学部材の熱変形は、非回転対称なものとなり、光学的な補正が困難な高次な収差を生みやすい。
【００４２】
本実施形態では、複数の電気抵抗１０１（図４参照）が、凹面反射鏡ＣＭの収差に基づく発熱分布を有している。具体的には、複数の電気抵抗１０１は、図６（ｃ）に示すように、露光ビームの照射エネルギー密度分布（図６（ｂ））と略反比例関係となる発熱分布を有している。すなわち、コントローラ１０３は、複数の電気抵抗１０１に対する電流の供給量を制御して、複数の電気抵抗１０１のうち、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００における中央部の電気抵抗に比べて、周辺部の電気抵抗に供給される電流値を大きくする。これにより、図６（ｃ）に示すように、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００における中央部で電気的発熱量が小さく、周辺部で発熱量が大きくなり、複数の電気抵抗１０１の電気的発熱分布と、露光ビームの照射エネルギー密度分布とが略反比例関係となる。そして、この略反比例関係により、露光ビームの照射エネルギーによる発熱分布と、複数の電気抵抗１０１による発熱分布との和が、図６（ｃ）の二点鎖線で示すように、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００の全体にわたって略一様となり、その結果、露光ビームの照射に伴う非回転対称な収差変動が抑制される。
【００４３】
このように、本実施形態では、露光ビームの照射熱による凹面反射鏡ＣＭの熱変形により生じる収差が、複数の電気抵抗１０１による凹面反射鏡ＣＭの加熱によって解消される。そのため、凹面反射鏡ＣＭの光学特性の向上が図られる。
【００４４】
なお、照射エネルギー密度分布は、設計値により厳密に求めることが可能である。また、一般に、単純な電気抵抗に供給する電流を制御することは極めて容易である。つまり、本実施形態では、複数の電気抵抗に対する電流の供給量を制御することにより、任意の発熱分布を正確に生じさせることができ、その結果、凹面反射鏡の収差変動を正確に解消あるいは補正することができる。この場合、光学部材（凹面反射鏡ＣＭ）の収差変動の解消あるいは補正に際して、アクチュエータなどの力学的手段を用いて光学部材に対して外部から力を与える必要がないことから、構成の簡素化が図られ、スペースの有効利用が図られる。しかも、光学部材（凹面反射鏡ＣＭ）の変形をセンサ等で検知した結果を用いるのではなく、予め算出可能な露光ビームの照射エネルギー密度分布に基づいて収差の補正を行うことから、補正の遅れが生じにくい。
【００４５】
また、本実施形態では、熱抵抗の大きい部材（断熱材）であるセル１０４によって凹面反射鏡ＣＭが支持されていることから、凹面反射鏡ＣＭで発生した熱は主に反射面１００からの放射により放出される。凹面反射鏡ＣＭを３点支持する場合、その支持部を介した熱伝導により、その支持部付近の温度が低下する、いわゆる３θ状の温度分布の発生のおそれがあるものの、支持部材であるセル１０４が断熱材であることから、上記熱伝導に伴う凹面反射鏡ＣＭの温度ムラの発生が抑制される。
【００４６】
なお、上記実施形態において、複数の電気抵抗１０１による凹面反射鏡ＣＭの加熱は、露光ビームの照射時に限らず、非照射時に行ってもよい。この場合、例えば、露光ビームの非照射時において、凹面反射鏡ＣＭの反射面１００の全体にわたって照射時と同様の一様な発熱分布（温度分布）となるように、複数の電気抵抗１０１に対する電流の供給量を制御するとよい。これにより、凹面反射鏡ＣＭについて、露光ビームの照射に伴う非回転対称な収差変動のみならず、回転対称な照射変動も排除することが可能となる。
【００４７】
ここで、上述した加熱による光学部材（凹面反射鏡）の収差の補正は、照射に起因しない一般的な収差の補正にも適用可能である。照射に起因しない収差としては、例えば、形状誤差に伴う収差、組立変形に伴う収差などがある。これらの収差は、光学部材単体のものに限らず、光学系（投影光学系）の全体の収差を含む。
【００４８】
図７は、光学系（投影光学系）全体の収差を補正する手順の一例を示すフローチャート図である。
図７に示すフローにおいては、まず、光学系全体の収差を測定し（ステップ２５０）、その測定結果に基づいてその収差を補正するのに必要な光学部材（本例では凹面反射鏡ＣＭ）の変形量を求める（ステップ２５１）。次に、その変形に必要な複数の電気抵抗のそれぞれの発熱量を計算し、その計算結果に基づいて複数の電気抵抗のそれぞれに対する電流の供給量を制御し、これにより、それら複数の電気抵抗による発熱分布を形成する（ステップ２５２）。そして、光学部材が熱変形した状態で光学系全体の収差を再度測定し（ステップ２５３）、収差が許容範囲内に入るまで上記一連の手順を繰り返す。
【００４９】
なお、上記した複数の電気抵抗による発熱分布を形成する工程（ステップ２５２）は、以下のようにして行う。
まず、複数の電気抵抗に与える単位発熱量変化によって生じる光学部材（凹面反射鏡）の変形量（面変化）をあらかじめシミュレーションまたは実験により求めておく。これにより、１〜ＮのＮ個の電気抵抗における発熱量を各々ΔＱ１、ΔＱ２、…ΔＱＮだけ変化させたときの面変化ΔＳが計算できる。得たい面変化をΔＳ０としたとき、評価関数｜ΔＳ−ΔＳ０｜を最小にする（ΔＱ１、ΔＱ２、…ΔＱＮ）の組み合わせを、最小自乗法等で計算することにより、収差の補正に必要な発熱分布を求めることができる。
【００５０】
このように、光学系全体の収差測定結果をフィードバックすることにより、光学系を組み立てた後でも、極めて容易に収差を補正することが可能である。その際、配置する電気抵抗の数が多いほど、熱分布の状態を細かく制御できることから、高次の収差の補正が可能となる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ２の反射面１１０の全域にわたり、発熱体としての複数の電気抵抗１１１が配置されており、複数の電気抵抗１１１はそれぞれ、導線１１２を介してコントローラ１１３に並列に結線されている。また、本実施形態は、上述した第１実施形態と異なり、凹面反射鏡ＣＭ２が薄肉構造からなり、その裏面に上記複数の電気抵抗１１１を配置した形態となっている。すなわち、凹面反射鏡ＣＭ２は、第１実施形態で示した凹面反射鏡ＣＭに比べて、反射面１１０の表面形状はそのままで裏面側の厚みを削られており（肉抜き）、その裏面に複数の電気抵抗１１１が貼り付けられている。
【００５２】
上記構成により、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ２の薄肉化が図られていることから、凹面反射鏡ＣＭ２の剛性が低く、凹面反射鏡ＣＭの反射面１１０が変形しやすい。また、熱容量が低く、放熱性が高い。そのため、少ない加熱で凹面反射鏡ＣＭの反射面１１０を所望の状態に熱変形させることができる。すなわち、複数の電気抵抗１１１による収差補正に関して、単位電流に対する効果が高く、感度の向上が図られる。
【００５３】
また、本実施形態では、電気抵抗１１１の配置に際して、例えば、凹面反射鏡がセラミックの場合にも、複数の電気抵抗を成型時に埋め込む必要がなく、後付けでよい。そのため、生産性に優れる。
【００５４】
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態では、上記各実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ３の反射面１２０の全域にわたり、発熱体としての複数の電気抵抗１２１が配置されており、複数の電気抵抗１２１はそれぞれ、導線１２２を介してコントローラ１２３に並列に結線されている。また、本実施形態は、凹面反射鏡ＣＭ３が薄肉構造からなり、かつその内部に上記複数の電気抵抗１２１が埋め込まれた形態となっている。すなわち、凹面反射鏡ＣＭ３は、上記第２実施形態で示した凹面反射鏡ＣＭ２とほぼ同様の形状からなり、複数の電気抵抗１２１が内部に埋め込まれている点が第２実施形態と異なる。
【００５５】
上記構成により、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ３の薄肉化が図られていることから、第２実施形態と同様に、発熱体である複数の電気抵抗１２１による収差補正の効果が高く、感度の向上が図られる。また、複数の電気抵抗１２１が凹面反射鏡ＣＭ３の内部に埋め込まれていることから、第２実施形態と比べて、生産性は劣るものの、複数の電気抵抗１２１の熱が外部に逃げにくく、熱効率が高いという利点がある。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態について図１０を参照して説明する。
本実施形態では、上記各実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ４の反射面１３０の全域にわたり、発熱体としての複数の電気抵抗１３１が配置されており、複数の電気抵抗１３１はそれぞれ、導線１３２を介してコントローラ１３３に並列に結線されている。また、本実施形態では、複数の電気抵抗１３１が、凹面反射鏡ＣＭ４の内部に埋め込まれるとともに、それら複数の電気抵抗１３１が２つの群に分かれて凹面反射鏡ＣＭ４の厚み方向に離間して配置されている。すなわち、凹面反射鏡ＣＭ４には、反射面１３０の表面近くに埋設される複数の電気抵抗からなる第１電気抵抗群１３５と、裏面近くに埋設される複数の電気抵抗からなる第２電気抵抗群１３６とが配置されており、その結果、複数の電気抵抗を含む２つの層が形成されている。
【００５７】
上記構成により、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ４の厚み方向に離間して配置される２つの電気抵抗群１３５，１３６を有することから、凹面反射鏡ＣＭ４が熱変形しやすい。すなわち、上記構成により、例えば、凹面反射鏡ＣＭ４の表面側と裏面側とで電気抵抗群の発熱温度に差を設けることで、バイメタル効果と同様の作用により、凹面反射鏡ＣＭ４が容易に変形する。またこの場合、変形の自在性が高く、凹面反射鏡ＣＭ４が有する形状誤差に伴う収差などを好ましく解消あるいは補正することができる。
【００５８】
次に、本発明の第５実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。本実施形態では、上記各実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ５の反射面１４０の全域にわたり、発熱体としての複数の電気抵抗１４１が配置されており、複数の電気抵抗１４１はそれぞれ、導線１４２を介してコントローラ１４３に結線されている。また、本実施形態では、上記各実施形態と異なり、複数の電気抵抗１４１が、凹面反射鏡ＣＭ５の反射面１４０の表面近くに埋設され、反射面１４０にほぼ平行に沿うように、かつ反射面１４０の子午面に平行に配置されている。さらに、複数の電気抵抗１４１はそれぞれ、凹面反射鏡ＣＭ５の収差に基づく断面形状を有している。本例では、露光ビームの照射熱による凹面反射鏡ＣＭ５の熱変形により生じる収差に基づいて、各電気抵抗１４１の断面形状が定められている。すなわち、各電気抵抗１４１は、上記収差の解消に必要な発熱分布に応じて、例えば、大きな発熱を得たい部分では断面積が小さく（抵抗大＝発熱大）、発熱が小さくてよい部分では断面積が大きく（抵抗小＝発熱小）形成されている。
【００５９】
上記構成により、本実施形態では、複数の電気抵抗１４１の配列並びに断面形状に応じて発熱分布が形成され、その結果、露光ビームの照射熱による凹面反射鏡ＣＭ５の収差が解消あるいは補正される。この構成では、電気抵抗の断面形状に応じて発熱分布が定まることから、発熱分布を他の状態に変化させることは困難であるものの、電気抵抗の数を減らせるなど、構成の簡素化が図られる。
【００６０】
次に、本発明の第６実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施形態では、上記第５実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ６の収差に基づく断面形状を有する複数の電気抵抗１５１が、凹面反射鏡ＣＭ６の反射面１５０の表面近くに埋設され、反射面１５０にほぼ平行に沿うように、かつ反射面１５０の子午面に平行に配置されている。なお、図示省略しているが、複数の電気抵抗１５１はそれぞれ、導線を介してコントローラに結線されている。また、本実施形態では、上記第５実施形態と異なり、複数の電気抵抗１５１が、複数のグループ（グループＡ、グループＢ、及びグループＣ）に分けられており、照明条件の切り替えに応じて各グループが選択的に使用される。より具体的には、上記Ａ、Ｂ、Ｃの各グループの電気抵抗１５１が１本ずつ交互に隣接して配置されている。また、複数の電気抵抗１５１は、各グループごとに所定の発熱分布が得られるように、その断面形状が定められている。そして、所定の３つの照明条件のうち、第１の照明条件で露光ビームが照射される際には、Ａグループの電気抵抗が通電され、第２の照明条件ではＢグループの電気抵抗、第３の照明条件ではＣグループの電気抵抗がそれぞれ通電される。
【００６１】
上記構成により、本実施形態では、複数（本例では３つ）の照明条件のそれぞれに応じて、複数の電気抵抗１５１の発熱分布が形成される。すなわち、照明条件が変化すると、照射エネルギー密度分布が変化するものの、その照射状態に応じて複数の電気抵抗１５１の発熱分布が制御される。その結果、照明条件が変化しても、その照明条件に応じて、照射熱による凹面反射鏡ＣＭ６の収差が解消あるいは補正される。
【００６２】
次に、本発明の第７実施形態について図１４を参照して説明する。
本実施形態は、光学部材（凹面反射鏡ＣＭ７）の反射面１６０における、主に低次の２θ形状の変形の補正を目的とした形態である。ここで、照射熱に伴う収差変動、形状誤差に伴う収差、及び組立変形に伴う収差などの各収差において、最も出現しやすい収差成分は低次の２θ成分であり、これを補正するだけでも光学特性の向上が図られる。この収差の２θ成分は、光学系の瞳付近であれば反射面を２θ形状に変形させることで補正が可能である。
【００６３】
本実施形態では、２本の電気抵抗１６１ａ，１６１ｂが、凹面反射鏡ＣＭ７の反射面１６０の表面近くに埋設され、反射面１６０にほぼ平行に沿うように配置されている。また、２本の電気抵抗１６１ａ，１６１ｂは、直交する２つの子午面内に分けて配置されている。なお、図示省略しているが、各電気抵抗１６１ａ，１６１ｂはそれぞれ、導線を介してコントローラに結線されている。
【００６４】
上記構成により、本実施形態では、上記２本の電気抵抗１６１ａ，１６１ｂに対する電流の供給量に差を与え、それらの電気抵抗１６１ａ，１６１ｂの発熱温度に差を設けることで、凹面反射鏡ＣＭ７の反射面１６０に２θ状の変形を与えることができ、その結果、収差の２θ成分が解消あるいは補正される。本実施形態では、主に２θ形状の変形の補正を目的としていることから、構成の簡素化が図られる。なお、上記第５実施形態（図１２参照）のように、凹面反射鏡ＣＭ７の収差などに基づいて、各電気抵抗１６１ａ，１６１ｂの断面形状を変化させてもよい。
【００６５】
次に、本発明の第８実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。
本実施形態は、上記第７実施形態の変形例であり、光学部材（凹面反射鏡ＣＭ８）の反射面１７０における、主に低次の２θ形状の変形の補正を目的とした形態である。本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ８の反射面１７０の表面近くに２本の電気抵抗１７１ａ，１７１ｂが埋設されるとともに、裏面側にも２本の電気抵抗１７１ｃ，１７１ｄが埋設されている。表面側の２本の電気抵抗１７１ａ，１７１ｂ、及び裏面側の２本の電気抵抗１７１ｃ，１７１ｄはそれぞれ、直交する２つの子午面内に分けて配置されている。なお、図示省略しているが、各電気抵抗１７１ａ〜１７１ｄはそれぞれ、導線を介してコントローラに結線されている。
【００６６】
上記構成により、本実施形態では、第７実施形態と同様に、上記２本の電気抵抗１７１ａ，１７１ｂに対する電流の供給量に差を与え、それらの電気抵抗の発熱温度に差を設けることで、凹面反射鏡ＣＭ８の反射面１７０に２θ状の変形を与えることができ、その結果、収差の２θ成分が解消あるいは補正される。また、本実施形態は、上記第４実施形態と同様に、凹面反射鏡ＣＭ８の表面近くと裏面側とに電気抵抗が分かれて配置されていることから、凹面反射鏡ＣＭ８の表面側と裏面側とで電気抵抗の発熱温度に差を設けることで、バイメタル効果と同様の作用により、凹面反射鏡ＣＭ８を容易に変形させることができる。
【００６７】
次に、本発明の第９実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。本実施形態は、凹面反射鏡ＣＭ９の裏面に、任意の発熱分布を形成可能な可変発熱デバイス１８１を接合、あるいは直に生成させた形態である。
【００６８】
図１８は、可変発熱デバイス１８１の形態の一例を模式的に示す図である。
図１８において、デバイス１８１は、電気抵抗を含む抵抗線レイヤ１８２、電流を迂回されるための導線を含むバイパスレイヤ１８３、及び複数のトランジスタを含むスイッチングレイヤ１８４等を含んで構成され、デバイス１８１にはコントローラ１８５を介して直流電圧が印加されている。また、スイッチングレイヤ１８４における各トランジスタは、コントローラ１８５を介して制御される。
【００６９】
抵抗線レイヤ１８２には、所定の区間ごとにバイパスレイヤ１８３における導線、並びにスイッチングレイヤ１８４におけるトランジスタが接続されている。スイッチングレイヤ１８４のトランジスタは、抵抗線レイヤ１８２における各区間（発熱区間ｉ）の発熱状態を制御する。すなわち、スイッチングレイヤ１８４におけるトランジスタ（スイッチｉ）がオフ状態（非導通状態）のとき、そのトランジスタに対応する抵抗線レイヤ１８２の所定区間（発熱区間ｉ）において、電気抵抗に電流が流れて発熱状態となる（図１８に示す経路Ａ）。一方、トランジスタ（スイッチｉ）がオン状態（導通状態）のとき、そのトランジスタに対応する抵抗線レイヤ１８２の所定区間（発熱区間ｉ）において、電気抵抗とバイパス回路との抵抗値の差（電気抵抗＞バイパス回路）から、バイパス回路に電流が流れ、電気抵抗は非発熱状態となる（図１８に示す経路Ｂ）。したがって、デバイス１８１では、コントローラ１８５（図１７参照）を介して、スイッチングレイヤ１８４における複数のトランジスタのそれぞれのオン・オフ状態を制御することにより、抵抗線レイヤ１８２に任意の発熱分布を形成することができる。すなわち、抵抗線レイヤ１８２の所定領域内において、発熱状態にある区間の密度を高めるとその領域が高温となり、逆に発熱状態にある区間の密度を低下させるとその領域が低温となる。
【００７０】
上記構成により、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ９（反射面１８０）の収差に基づいて、可変発熱デバイス１８１に発熱分布を形成することにより、凹面反射鏡ＣＭ９に生じる収差が解消あるいは補正される。また、本実施形態では、上記デバイス１８１を、半導体デバイスと同様のプロセスを用いて製造することにより、制御する単位区間（発熱区間）を極めて細かく（多く）することが可能となる。この場合、形成する発熱分布の形状に対する制限が少なく、様々な形状の発熱分布を精度よくかつ滑らかに形成することができる。したがって、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭ９の高次の収差を正確に補正することが可能となる。
【００７１】
次に、本発明の第１０実施形態について図１９を参照して説明する。
本実施形態は、上記第９実施形態の変形例であり、凹面反射鏡ＣＭ１０の裏面に、先の図１７及び図１８に示した可変発熱デバイス１８１が配設され、さらにそのデバイス１８１の一面（反射鏡ＣＭ１０との接合面の対向面）にヒートシンク１９１（液冷ヒートシンク）が配設された構成となっている。ヒートシンク１９１は、デバイス１８１を間に挟んで凹面反射鏡ＣＭ１０の熱を面内一様に除去するものであり、ヒートシンク１９１には不図示の冷媒供給手段を介して液体冷媒が循環供給されている。
【００７２】
上記構成により、本実施形態では、上記第９実施形態と同様に、可変発熱デバイス１８１に所定の発熱分布を形成することにより、凹面反射鏡ＣＭ１０（反射面１９０）に生じる収差が解消あるいは補正される。また、本実施形態では、ヒートシンク１９１によって凹面反射鏡ＣＭ１０の熱を面内一様に除去することから、凹面反射鏡ＣＭの一様な熱膨張、並びに回転対称な収差変動が抑制される。
【００７３】
次に、本発明の第１１実施形態について図２０を参照して説明する。
本実施形態は、上記第９実施形態の変形例であり、先の図１７及び図１８に示したものと同様の可変発熱デバイス２０１が、凹面反射鏡ＣＭ１１の内部に配設されている。デバイス２０１の表面には、コントローラ２０２を介して任意の発熱分布が形成される。なお、可変発熱デバイス２０１は、平面状でかつなるべく薄く形成されるのが好ましい。また、凹面反射鏡ＣＭ１１に対するデバイス２０１の埋設は、例えば、反射鏡がセラミックの場合、所定厚みに成型した基体上に上記デバイス２０１を形成し、さらにその上に基体を成型して反射面２００を形成することにより行われる。あるいは、凹面反射鏡ＣＭ１１を複数に分割したものを成型しておき、上記デバイス２０１を挟んでそれらを一体化させることにより行ってもよい。
【００７４】
上記構成により、本実施形態では、上記第９実施形態と同様に、可変発熱デバイス２０１に所定の発熱分布を形成することにより、凹面反射鏡ＣＭ１１（反射面２００）に生じる収差を解消あるいは補正することができる。また、本実施形態では、可変発熱デバイス２０１が凹面反射鏡ＣＭ１１の内部に配設されていることから、収差補正の精度が高い。すなわち、照射熱の発生部である反射面２００に対して収差補正用の熱源であるデバイス２０１が近いため、より高精度な収差の補正が可能となる。また、収差補正用の熱源であるデバイス２０１から熱が外部に逃げにくく、熱効率が高いという利点がある。
【００７５】
次に、本発明の第１２実施形態について図２１を参照して説明する。
本実施形態は、上記第１１実施形態の変形例であり、図２０に示したものと同様の可変発熱デバイス２１１が、凹面反射鏡ＣＭ１２の内部に配設されている。デバイス２１１の表面には、コントローラ２１２を介して任意の発熱分布が形成される。また、本実施形態では、第１１実施形態と異なり、可変発熱デバイス２１１が、凹面反射鏡ＣＭ１２の反射面２１０に略平行となるように湾曲して形成されている。
【００７６】
上記構成により、本実施形態では、上記第１１実施形態と同様の利点が得られるとともに、収差補正の精度の向上が図られる。すなわち、収差補正用の熱源であるデバイス２１１の表面（発熱面）が、凹面反射鏡ＣＭ１２の反射面２１０に略平行に配設されることにより、デバイス２１１の発熱面がその全域にわたって、照射熱の発生部である反射面２１０に近づき、その結果、より高精度な収差の補正が可能となる。
【００７７】
次に、本発明の第１３実施形態について図２２を参照して説明する。
これまで説明した上記各実施形態が収差補正用の発熱体（熱源）を凹面反射鏡に接触させていたのに対して、本実施形態は、収差補正用の熱源を凹面反射鏡ＣＭ１３に対して非接触に配置したことを特徴とする。本実施形態では、収差補正用の熱源として、露光ビームＩＬとは別のエネルギービームを照射する加熱用照明系２２１が用いられる。
【００７８】
加熱用照明系２２１は、所定波長のエネルギービームＨＢを凹面反射鏡ＣＭ１３の裏面に照射するものであり、そのビームＨＢの照射エネルギー密度分布は、露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布と略反比例関係となっている。すなわち、加熱用照明系２２１からのビームＨＢは、中央部でエネルギー密度が高く、周辺部で低い。そして、この略反比例関係により、露光ビームＩＬの照射エネルギーによる発熱分布と、加熱用照明系２２１からのビームＨＢによる発熱分布との和が、図２２（ｃ）の二点鎖線で示すように、凹面反射鏡ＣＭ１３の反射面２２０の全域にわたって略一様となり、その結果、露光ビームＩＬの照射に伴う非回転対称な収差変動が抑制される。
【００７９】
すなわち、本実施形態では、露光ビームＩＬの照射熱による凹面反射鏡ＣＭ１３の熱変形により生じる収差が、加熱用照明系２２１からのビームＨＢによる凹面反射鏡ＣＭ１３の加熱によって解消あるいは補正される。また、本実施形態では、収差補正用の熱源が凹面反射鏡ＣＭ１３に対して非接触に配置されることから、構成の簡素化が図られるとともに、組み立て変形に伴う凹面反射鏡ＣＭ１３の収差が生じにくい。
【００８０】
ここで、加熱用照明系２２１は、例えば、多数のスポットビームを、凹面反射鏡ＣＭ１３の全域に、照射位置を分散して照射するとともに、各ビームの照射エネルギーを制御可能な構成からなる。あるいは、加熱用照明系２２１は、単数のビームを凹面反射鏡ＣＭ１３の全域に照射するとともに、そのビームの照射エネルギー密度分布を制御可能な構成からなる。上記構成により、加熱用照明系２２１では、凹面反射鏡ＣＭ１３に照射するビームＨＢに関して、任意の照射エネルギー密度分布を形成することが可能となる。
【００８１】
また、加熱用照明系２２１から照射するビームＨＢは、露光ビームＩＬと同じ波長でもよいし、異なる波長（低周波の電磁波を含む）でもよい。また、加熱の促進のために、凹面反射鏡ＣＭ１３の裏面に吸熱特性を向上させる表面処理を施してもよい。なお、収差補正用ビームＨＢの照射エネルギー密度分布は、凹面反射鏡ＣＭでのエネルギー損失を考慮して定められるのが好ましい。また、本例のように、露光ビームとは別のビームの照射によって光学部材（凹面反射鏡）の収差を補正する方法は、露光ビームの照射に起因しない一般的な収差（例えば、形状誤差に伴う収差、組立変形に伴う収差など）の補正にも適用可能である。
【００８２】
次に、本発明の第１４実施形態について図２３を参照して説明する。
本実施形態は、上記第１３実施形態と同様に、収差補正用のエネルギービームＨＢを凹面反射鏡ＣＭ１４に照射する加熱用照明系２２６を備える構成からなり、反射面２２５におけるビームＨＢの照射エネルギー密度分布は、露光ビームＩＬの照射エネルギー密度分布と略反比例関係となっている。また、本実施形態では、上記第１３実施形態と異なり、加熱用照明系２２６からのビームＨＢは、凹面反射鏡ＣＭ１４の反射面２２５に照射される。なお、本実施形態では、加熱用照明系２２６からのビームＨＢ、並びにその反射ビームがウエハ上に到達しないように構成されている。
【００８３】
上記構成により、本実施形態では、加熱用照明系２２６からのビームＨＢによって凹面反射鏡ＣＭ１４が加熱されることにより、露光ビームＩＬの照射熱による凹面反射鏡ＣＭ１４の収差が解消あるいは補正される。また、本実施形態では、露光ビームＩＬの照射熱の発生部である反射面２２５に対して直接、収差補正用のビームＨＢを照射するため、より高精度な収差の補正が可能となる。また、補正対象の反射面２２５に直接、補正収差用のビームＨＢを照射するため、凹面反射鏡の裏面にビームを照射する場合に比べて、エネルギー損失が少ないという利点がある。
【００８４】
なお、上記第１３実施形態及び第１４実施形態において、収差補正用のビームＨＢの照射は、ウエハ上に露光ビームＩＬを照射する露光時、並びにウエハ上に露光ビームＩＬを照射しない非露光時のうちのいずれか一方のみとしてもよく、両方としてもよい。
【００８５】
次に、上述した各実施形態では、Ｆ２レーザ光源を用いた露光装置について説明したが、露光ビームの波長がさらに短波長の紫外線やＸ線になると、使用できる光学ガラスが存在しない可能性が高い。この場合、投影光学系を、反射系のみで構成する、いわゆる反射屈折縮小光学系を採用することが考えられる。なお、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した技術は、例えば、特開平２００２−００６２２１号方向に記載されている。
【００８６】
図２４は、投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置Ｅの概略構成を示す図である。この露光装置Ｅでは、露光ビームＥＬとして波長５〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）が用いられている。以下、この露光装置Ｅについて説明する。
【００８７】
図２４において、露光装置Ｅは、光源２３０からの光束をレチクルステージＲＳに支持されるレチクルＲに照明する照明光学系ＩＵと、露光ビームＥＬで照明されたレチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳとを備えている。本実施形態における露光ビームであるＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、ＥＵＶ光が通過する光路は真空チャンバＶＣにより覆われて外気より遮断されている。
【００８８】
照明光学系ＩＵにおいて、光源２３０は、赤外域〜可視域の波長のレーザ光を供給する機能を有し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザ等が用いられる。このレーザ光は第１集光光学系２３１により集光されて位置２３２に集光する。ノズル２３３は気体状の物体を位置２３２に向けて噴出し、この噴出された物体は位置２３２において高照度のレーザ光を受ける。このとき、噴出された物体がレーザ光のエネルギで高温になり、プラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＥＵＶ光を放出する。
【００８９】
上記位置２３２の周囲には、第２集光光学系を構成する楕円鏡２３４が配置されており、この楕円鏡２３４は、その第１焦点が位置２３２とほぼ一致するように位置決めされている。楕円鏡２３４の内表面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が設けられており、ここで反射されたＥＵＶ光は、楕円鏡２３４の第２焦点で一度集光した後、第３集光光学系を構成するコリメート鏡としての放物面鏡２３５へ向かう。放物面鏡２３５は、その焦点が楕円鏡２３４の第２焦点位置とほぼ一致するように位置決めされており、その内表面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が設けられている。
【００９０】
放物面鏡２３５から射出されるＥＵＶ光は、ほぼコリメートされた状態でオプティカルインテグレータとしての反射型フライアイ光学系２３６へ向かう。反射型フライアイ光学系２３６は、複数の反射面を集積した第１の反射素子群２３６ａと、第１の反射素子群２３６ａの複数の反射面と対応した複数の反射面を有する第２の反射素子群２３６ｂとで構成されている。これら第１及び第２の反射素子群２３６ａ、２３６ｂを構成する複数の反射面上にもＥＵＶ光を反射させるための多層膜が設けられている。
【００９１】
放物面鏡２３５からのコリメートされたＥＵＶ光は、第１の反射素子群２３６ａにより波面分割され、各々の反射面からのＥＵＶ光が集光されて複数の光源像が形成される。これら複数の光源像が形成される位置の近傍のそれぞれには、第２の反射素子群２３６ｂの複数の反射面が位置決めされており、これら第２の反射素子群２３６ｂの複数の反射面は、実質的にフィールドミラーの機能を果たす。このように、反射型フライアイ光学系２３６は、放物面鏡２３５からの略平行光束に基づいて、２次光源としての多数の光源像を形成する。なお、このような反射型フライアイ光学系２３６については、本願出願人による特願平１０−４７４００号に提案されている。
【００９２】
この露光装置Ｅでは、２次光源の形状を制御するために、第２の反射素子群２３６ｂ近傍には、第１開口絞りとしてのσ絞りＡＳ１が設けられている。このσ絞りＡＳ１は、例えば互いに形状が異なる複数の開口部をターレット状に設けたものからなる。そして、σ絞り制御ユニットＡＳＣ１により、どの開口部を光路内に配置するのかの制御が行われる。
【００９３】
反射型フライアイ光学系２３６により形成された２次光源からのＥＵＶ光は、この２次光源位置の近傍が焦点位置となるように位置決めされたコンデンサミラー２３７へ向かい、このコンデンサミラー２３７にて反射集光された後に、光路折り曲げミラー２３８を介して、レチクルＲに達する。これらコンデンサミラー２３７及び光路折り曲げミラー２３８の表面には、ＥＵＶ光を反射させる多層膜が設けられている。そして、コンデンサミラー２３７は、２次光源から発するＥＵＶ光を集光して、レチクルＲを均一照明する。
【００９４】
なお、この露光装置Ｅでは、レチクルＲへ向かう照明光と、このレチクルＲにて反射されて投影光学系ＰＬへ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うために、照明光学系ＩＵは非テレセントリック系であり、かつ投影光学系ＰＬもレチクル側非テレセントリックな光学系としている。
【００９５】
レチクルＲ上には、ＥＵＶ光を反射する多層膜からなる反射膜が設けられており、この反射膜は、ウエハＷ上へ転写すべきパターンの形状に応じたパターンとなっている。このレチクルＲにて反射されて、レチクルＲのパターン情報を含むＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬに入射する。
【００９６】
投影光学系ＰＬは、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の６枚構成となっており、第１反射鏡Ｍ１とレチクルＲとの間の光路中（反射鏡Ｍ１と反射鏡Ｍ２との頂点の間）には、第２の開口絞りとしての可変開口絞りＡＳが配置されている。この可変開口絞りＡＳは、その開口部の口径が可変となるように構成されており、その口径は可変開口絞り制御ユニットＡＳＣ２により制御される。
【００９７】
また、第２反射鏡Ｍ２と第３反射鏡Ｍ３との間の光路中の中間像形成位置には視野絞りＦＳが配置されている。なお、投影光学系ＰＬを構成する反射鏡Ｍ１〜Ｍ６は、基材上にＥＵＶ光を反射する多層膜を設けたものからなる。
【００９８】
レチクルＲにて反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを通過して、ウエハＷ上の円弧形状の露光領域内に、所定の縮小倍率β（例えば｜β｜＝１／４，１／５、１／６）のもとでレチクルＲのパターンの縮小像を形成する。なお、本実施形態においては、露光領域の形状は、投影光学系ＰＬ内に設けられた視野絞りＦＳにより規定される。
【００９９】
レチクルＲは少なくともＹ方向に沿って移動可能なレチクルステージＲＳにより支持されており、ウエハＷはＸＹＺ方向に沿って移動可能なウエハステージＷＳにより支持されている。これらのレチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳの移動は、それぞれレチクルステージ制御ユニットＲＳＣ及び基板ステージ制御ユニットにより制御される。露光動作の際には、照明光学系ＩＵによりレチクルＲに対してＥＵＶ光を照射しつつ、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ及びウエハＷを、投影光学系ＰＬの縮小倍率により定まる所定の速度比で移動させる。これにより、ウエハＷ上の所定のショット領域内に、レチクルＲのパターンが走査露光される。
【０１００】
なお、この露光装置Ｅにおいて、σ絞りＡＳ１、可変開口絞りＡＳ、視野絞りＦＳは、ＥＵＶ光を十分に遮光するために、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどの金属から構成されることが好ましい。また、以上述べた各反射鏡の表面の反射面は、ＥＵＶ光を反射するために反射膜としての多層膜が形成されている。この多層膜は、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、珪素、珪素酸化物のうちの複数の物質を積層させて形成されている。
【０１０１】
上記構成の露光装置Ｅでは、投影光学系ＰＬを構成する６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６が配置される空間は真空に制御される。そのため、対流熱伝達による冷却効果がほとんどないため、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の熱変形を抑制するために、その温度制御が重要となる。これらの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６に対しても、先の実施形態で示したものと同様に、熱伝導スプリングを介してヒートシンクを取り付けることにより、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の温度を良好に制御し、光学特性の低下を防止することができる。
【０１０２】
図２５は、本発明の一実施形態による露光装置を用いたマイクロデバイス（半導体デバイス）の生産のフローチャートである。図１２に示すように、まず、ステップＳ３００（設計ステップ）において、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３０１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンに基づいて、マスクを製作する。一方、ステップＳ３０２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１０３】
次に、ステップＳ３０３（ウエハプロセスステップ）において、ステップＳ３００〜ステップＳ３０２で用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３０４（組立ステップ）において、ステップＳ３０３において処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップＳ３０４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含まれる。最後に、ステップＳ３０５（検査ステップ）において、ステップＳ３０４で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１０４】
なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１０５】
投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英、蛍石、フッ素をドープした石英、フッ化バリウム、フッ化リチウムなどの遠紫外線を透過する材料を用いる。
【０１０６】
また、各ケーシングや鏡筒、特定ガスの供給配管等は、研磨などの処理によって、表面粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用いることにより、脱ガスの発生を抑制できる。
【０１０７】
また、本発明が適用される露光装置は、露光用照明ビームに対してマスク（レチクル）と基板（ウエハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるものではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマスクのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えばステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さらに、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれぞれパターンを転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などに対しても本発明を適用することができる。また、投影光学系は縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよいし、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用できる。
【０１０８】
また、光源としては、Ｆ２レーザに限らず、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する光を発するレーザ、例えば発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などを用いてもよい。また、紫外光を発するレーザ光源だけでなく、光源として、ＹＡＧレーザ又は半導体レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプラズマ光源などでもよい。
【０１０９】
また、本発明が適用される露光装置は、半導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などでもよい。
【０１１０】
また、本発明は露光装置だけでなく、光源装置を備え、デバイス製造工程で使用される他の製造装置（検査装置などを含む）に対しても適用することができる。
【０１１１】
また、上述したウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動系として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（定盤、ベース）に設ければよい。
【０１１２】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１１３】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１１４】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１１５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学装置によれば、発熱体を介して光学部材を加熱することにより、簡素な構成で、光学部材の収差を補正あるいは解消することができる。
また、本発明の露光装置によれば、光学特性の向上が図られた光学装置によって、マスクのパターン像を精度よく基板上に転写できる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置を投影光学系として備える一実施形態に係る半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図３】投影光学系の構成の一例を示す図である。
【図４】凹面反射鏡の構造を模式的に示す平面図である。
【図５】凹面反射鏡の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）は凹面反射鏡に対する露光ビームの照射領域（照射フィールド）を模式的に示す平面図、（ｂ）はその照射領域における照射エネルギー密度分布を模式的に示す図、（ｃ）は凹面反射鏡に埋め込まれた発熱体である複数の電気抵抗による電気的発熱分布を示す図である。
【図７】光学系全体の収差を補正する手順の一例を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明の第３実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６実施形態を説明するための図である。
【図１４】本発明の第７実施形態を説明するための図である。
【図１５】本発明の第８実施形態を説明するための図である。
【図１６】本発明の第８実施形態を説明するための図である。
【図１７】本発明の第９実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明の第９実施形態を説明するための図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態を説明するための図である。
【図２０】本発明の第１１実施形態を説明するための図である。
【図２１】本発明の第１２実施形態を説明するための図である。
【図２２】本発明の第１３実施形態を説明するための図である。
【図２３】本発明の第１４実施形態を説明するための図である。
【図２４】投影光学系に反射屈折縮小光学系を採用した露光装置の概略構成を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態による露光装置を用いた半導体デバイスの生産のフローチャート図である。
【符号の説明】
１０，Ｅ…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＣＭ，ＣＭ２〜ＣＭ６…凹面反射鏡（光学部材）、２１，ＩＵ…照明光学系（照明系）、ＰＬ…投影光学系、１０１，１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１ａ，１６１ｂ，１７１ａ〜１７１ｄ…電気抵抗（発熱体）、１３５，１３６…電気抵抗群、１８１，２０１，２１１…可変発熱デバイス（発熱体）、１９１…ヒートシンク、２２１…加熱用照明系（発熱体）、ＨＢ…収差補正用ビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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